다중물리부터 AI까지… 제품 설계의 최적화를 위한 기술 혁신 이어간다

알테어의 밍 저우(Ming Zhou) 전산 역학 및 최적화 총괄 연구위원은 1998년에 알테어에 입사했고, 2022년부터는 구조, CFD, 제조 시뮬레이션을 포함한 알테어의 전산 역학 및 설계 최적화 솔루션을 총괄하고 있다.

알테어의 연례 콘퍼런스인 ‘ATC 코리아 2023’에서 ‘다중물리 시뮬레이션 및 설계 최적화’에 대한 기조연설을 진행한 밍 저우 연구위원은 제품 개발의 디지털화를 뒷받침하는 엔지니어링 시뮬레이션의 발전 방향을 짚는 한편, HPC(고성능 컴퓨팅) 및 AI(인공지능)의 융합이 새로운 혁신 동력이 될 수 있을 것으로 전망했다. ■ 정수진 편집장

ATC 코리아 2023에서는 어떤 내용을 소개했는지

기조 연설에서 ‘다중 물리 시뮬레이션 및 설계 최적화’를 주제로 발표했다. 제품 엔지니어링에는 항상 구조, 유체, 열 등과 같은 다양한 물리학의 성능 측정이 포함되는데, 멀티피직스 시뮬레이션을 효율적으로 관리하는 것은 어려운 일이다. 이번 발표에서는 알테어가 복잡한 엔지니어링 프로세스를 위한 포괄적인 플랫폼을 제공한다는 점을 소개하고, 이를 통해 엔지니어가 멀티피직스 시뮬레이션을 원활하게 통합하고 제품 개발의 모든 단계에서 설계 최적화를 효과적으로 수행할 수 있도록 하는 방법을 설명했다.

제품 개발에서 엔지니어링 시뮬레이션의 중요성이 점차 커지고 있는 것 같다. 그 배경과 향후 엔지니어링 시뮬레이션의 발전을 위해 해결해야 할 점을 짚는다면

제품 개발의 디지털화는 지난 30년 동안 그 범위가 확대되어 왔다. 대규모 OEM은 점점 더 완전한 가상 제품 개발을 추진하고 있으며, 이는 물리적 테스트가 최종 제품 인증을 위한 용도로만 사용된다는 것을 의미한다. 즉, 시뮬레이션은 결과 품질 면에서 100% 신뢰할 수 있어야 한다. 결과적으로 자세한 동작을 보다 정확하게 포착하기 위해 모델 복잡성과 크기가 빠르게 증가하여, 솔버의 계산 효율성에 대한 도전적인 상황이 증가하고 있다. 따라서 시뮬레이션을 더욱 확장하려면 솔루션 품질과 속도를 지속적으로 개선해야 한다.

R&D 분야의 많은 노력은 솔루션 품질과 컴퓨팅 시간에 중점을 두고 있다. 또한 앞서 설명한 것처럼 엔지니어링 요구 사항은 본질적으로 여러 분야에 걸쳐 있다. 예를 들어, 자동차는 강도와 내구성, 소음과 진동, 충돌, 공기 역학 등에 대한 요구 사항을 충족해야 한다. 알테어는 모델링 및 시각화 툴과 핵심 시뮬레이션 솔버를 통해 다양한 분야의 시뮬레이션을 최대한 원활하게 지원하는 것을 목표로 삼고 있다.

더 많은 사람이 더 쉽게 엔지니어링 시뮬레이션 기술을 활용할 수 있어야 한다는 요구가 늘고 있는데, 이를 위한 방법은 무엇이라고 보는지

엔지니어링 시뮬레이션은 여전히 사용자의 경험과 전문 지식에 크게 의존하고 있다. 엔지니어링 소프트웨어 제공업체는 일반적인 기술 트렌드에 발맞춰 더 빠르게 움직여야 하며, 스마트폰의 애플리케이션처럼 쉽게 접근할 수 있는 솔루션을 만들어야 한다.

알테어는 이러한 방향으로 기술을 발전시키는 데 집중해왔다. 알테어의 주력 모델링 및 시각화 소프트웨어인 알테어 하이퍼메시(Altair HyperMesh)는 사용하기 쉬운 UI와 워크플로를 갖추는 방향으로 계속 발전해왔다. 또한 핵심 시뮬레이션 솔버들은 멀티피직스 시뮬레이션을 원활하게 지원하는 방향으로 점점 더 발전하고 있다. NVH, 임플리시트(implicit) 및 익스플리시트(explicit) 비선형 해석, 열/전기/음향/피로 등을 포함하는 포괄적인 FEA 해석 시뮬레이션 제품인 알테어 옵티스트럭트(Altair OptiStruct)가 좋은 예이다. 알테어 옵티스트럭트의 고급 최적화 기술은 설계 최적화에 대한 총체적인 처리에서 거의 모든 응답을 지원한다.

또한, 알테어는 포괄적인 시뮬레이션 제품군을 제공하는 것 외에도 도메인 지식과 전문 지식에 대한 진입장벽을 낮추는데 도움이 되는 새로운 기술에 투자해 왔다. 여기에는 CAD 모델을 그대로 불러올 수 있고 지오메트리 편집과 메싱 등 전처리 작업이 필요하지 않아 빠르고 정확한 구조해석을 할 수 있는 알테어 심솔리드(Altair SimSolid)가 있다. 또, 알테어 인스파이어(Altair Inspire)는 유능한 내장 CAD 기능을 포함하여 시뮬레이션 및 설계 최적화를 위한 사용하기 쉬운 또 다른 패키지를 제공하고 있다.

엔지니어링 시뮬레이션 분야에서 알테어가 주목하고 있는 기술 트렌드는 어떤 것인지

시뮬레이션, 고성능 컴퓨팅(HPC), 데이터 분석, 인공지능(AI)의 융합이 점차 가시화되고 있다. 알테어는 10여 년 전에 이러한 움직임이 나타날 것을 예상했고, 이것이 바로 알테어가 관련 기술에 꾸준히 투자를 한 이유이다.

데이터 분석 및 AI 플랫폼인 알테어 래피드마이너(Altair RapidMiner)는 모든 주요 비즈니스 영역에서 잘 확립된 플랫폼 중 하나이다. 우리는 점점 더 시뮬레이션과 데이터 분석 기술을 결합하여 두 세계의 장점을 최대한 활용할 수 있는 차세대 엔지니어링 도구를 만들고 있다. 물론 HPC는 계산량이 많은 솔루션을 효율적이고 효과적으로 제공하기 위한 중요한 퍼즐 조각이다.

한편으로, 멀티피직스의 원활한 통합은 효율적인 엔지니어링 프로세스의 핵심이다. 알테어는 항상 제품 엔지니어링을 위한 가장 포괄적이고 개방적인 솔루션을 제공하는 것을 목표로 삼아 왔다. 사용하기 쉬운 통합을 지원하기 위해 알테어는 지난 10년 동안 시뮬레이션 적용 범위를 크게 확장했으며, 모두 알테어 유닛(Altair Units)이라는 라이선스 정책에 따라 액세스할 수 있다. 알테어는 포괄적인 솔루션 제품군을 보유하고 있음에도 불구하고, 알테어의 주력 모델링 및 시각화 소프트웨어인 알테어 하이퍼메시는 개방형 철학에 충실하여 시장에서 널리 사용되는 모든 CAE 솔루션을 원활하게 통합할 수 있다.

향후 알테어의 엔지니어링 시뮬레이션 기술 개발 계획에 대해 소개한다면

앞서 소개했듯이 알테어는 시뮬레이션, HPC 및 AI의 융합 분야에서 혁신을 추구해 왔다. 알테어는 생성형 AI(generative AI)가 엔지니어링 설계 솔루션과 더욱 통합되면서 강력한 도구가 등장할 것이라고 확신한다.

알테어는 ▲멀티피직스 시뮬레이션의 보다 원활한 통합 ▲복잡한 엔지니어링 프로세스를 위한 원활한 워크플로 ▲세계 최고의 설계 최적화 기술에 대한 지속 개선 ▲시뮬레이션 및 설계 최적화의 대중화를 지원하는 소프트웨어 솔루션 ▲엔지니어링 솔루션에 AI 기술 통합의 빠른 증가 등의 측면에서 기술 혁신을 주도해 나갈 계획이다.

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